Commande robuste d’un hélicoptère autonome
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University of Tlemcen
Abstract
L’automatisation et la stabilisation des véhicules aériens, en particulier
les hélicoptères, représentent un défi majeur en automatique en raison de
leur nature fortement non linéaire, de leur fort couplage et de leur caractère
sous-actionné. Afin de surmonter les limitations des méthodes de commande
conventionnelles face aux perturbations aérodynamiques externes (rafales de
vent) et aux incertitudes de modélisation, la solution proposée réside dans la
synthèse de lois de commande robustes et non linéaires.
Ce travail porte sur la modélisation, la simulation et le contrôle robuste
d’un système à deux rotors (TRMS) afin d’assurer sa stabilisation en vol
stationnaire (hover) et une poursuite de trajectoire précise. La modélisation
dynamique non linéaire de l’appareil a été développée en se basant sur le
formalisme de Newton-Euler pour appréhender toute la complexité de sa
mécanique de vol.
Cette contribution concerne principalement la synthèse et la comparaison
de trois stratégies de commande pour le système. Tout d’abord, la commande
classique PID (Proportionnel-Intégrateur-Dérivé) est appliquée autour d’un
point de fonctionnement afin de servir de référence basique. Ensuite, la commande
par Mode Glissant (Sliding Mode Control- SMC) est développée pour apporter
une grande robustesse vis-à-vis des incertitudes paramétriques et des perturbations
extérieures en forçant les états du système à rejoindre une surface de glissement
prédéfinie. Enfin, la commande par Backstepping a été introduite pour construire
récursivement, de manière systématique et directe, la loi de commande et
la fonction de Lyapunov qui assure la stabilité globale asymptotique de
l’ensemble du système sous-actionné.
La simulation du système complet a été réalisée sous l’environnement
MATLAB/Simulinkpour évaluer et comparer les performances des correcteurs.
Les résultats numériques obtenus démontrent l’efficacité et la supériorité des
commandes non linéaires (Backstepping et Mode Glissant) par rapport au
PID classique, en offrant un temps de réponse rapide, une excellente précision
de poursuite et un rejet performant des perturbations extérieures.